PDF《“织网”捕捉水中重金属》

973 项目首席科学家刘 锦淮与中科院 引进海外杰出人才 黄行九带领 研究团队在水污染物重金属污染物治理中取得 了系列成果,此次取得的创新成果正是在这一 背景下产生的. 通过初步调研,他们发现目前我国实际水 环境重金属污染存在两大问题:一是很多缺水 地区的居民都饮用地下水,而大部分地区的深 层地下水中的矿物质含量均已超标,影响人们 身体健康;

二是工业污染使得 含有重金属等有毒物质排放到 自然环境中,再转移到饮用水 中, 其结果可想而知. 我们希望运用科技来实 际解决这些问题. 黄行九说. 研究中之所以选择钴离子作 为主要污染物, 是因为水中重 金属离子钴在高浓度时会引 起诸多严重的健康问题, 如低 血压、 瘫痪、 腹泻和骨缺陷, 也 会导致活细胞基因突变.此外, 放射性钴 -60 还是重要的 核污染物. 搞定 难搞 的石墨材料 在氨基化氧化石墨烯纳米 复合材料的研究中,刘锦淮与 黄行九团队遇到了几个难题. 比如材料的选择.科研人 员在一系列的文献调研比较之后,选定了石墨 烯基材料.作为一种新型材料,石墨烯具有稳 定、 无毒、 比表面积大、 利于功能化等优点. 但是, 在研究中他们发现, 氧化石墨烯也能 去除水中重金属离子, 可它的吸附容量并不高. 怎样在其基础上改进材料,增加其吸附效率成 了他们要解决的问题. 研究人员将其回归到最基本地化学问题 上―― ―结合基础化学方法,选择氨基化氧化石墨 烯材料进行实验, 用它来去除水中重金属钴离子. 如何用最少的材料 最大程度 地去除污染 物?这给科研人员提出了新要求, 怎样才能够结 合上更多的活性位点成为一个重要的问题. 经过大量文献调研及实验摸索,他们找到 了一种利用简单的有机化学反应在材料表面接 上更多的活性位点,从而加大了材料对污染离 子的吸附去除效果,在最终制备得到的材料中 活性位点氮元素的含量达到 3.72%. 还有就是材料的吸附处理的问题. 黄行 九告诉记者. 他们将制备得到的氨基化氧化石 墨烯用于去除水中重金属离子, 发现效果还是 很突出的―― ―最大饱和吸附容量可以达到116.35mg/g, 这在目前已经算是吸附容量最大 的材料之一 . 在进行吸附去除实验时,石墨烯的团聚问 题曾令科研人员头疼.石墨烯极易团聚, 一旦团 聚就会使吸附效果大打折扣,而石墨烯从液态 到干燥的过程是最容易产生团聚的. 在经过几次不理想的实验之后,他们尝试 直接用胶体态的氨基化氧化石墨烯来实验, 这 又给材料的量取增加了难度.最终, 他们采用体 积测量的方法量取材料用于吸附处理,这样不 仅增加了吸附效率, 而且还减少了干燥这一步, 降低了成本和时间. 正是这样一步步地坚持,科研团队最终在 实验室里做出了理想的材料.下一步, 他们面对 的是该材料实际应用的瓶颈―― ―量产问题.未来,他们主要任务是进一步优化氨基化石墨烯 除钴材料的合成路线, 重点是提高产量, 降低成 本, 再优化膜制备技术工艺, 并推广应用. 目前,他们正和中霖中科环境科技有限公 司洽谈相关合作事宜. 我们希望能借助企业的 力量实现该材料的规模化生产,尽快完成中试 进程,加快其推广应用,为治理水污染贡献力 量. 刘锦淮说. 上海高研院 上海高研院 速递 两个人互相交换一个苹果, 各得一个苹果;